CN101422710A - 搅拌器单元 - Google Patents

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Abstract

一种搅拌器单元，其具有包括入口(3)的反应容器(1)，并且具有包括搅拌器叶片(7)、连接至搅拌器叶片的搅拌器轴(6)以及适配器(4)的轴搅拌器(2)，该适配器(4)具有搅拌器轴保持于其中的通道(23)，其中适配器能设置入入口中并且用紧固装置(5)可释放地紧固至入口，以使得搅拌器叶片(7)和搅拌器轴(6)的一部分布置于反应容器(1)的内部，其特征在于：搅拌器轴(6)浸入反应容器中的深度(h)是可调节的并且能借助于锁闭设备(10)紧固在至少两个彼此间隔开的位置中，同时适配器处于与入口的连接状态中。

Description

搅拌器单元
技术领域
本发明涉及具有反应容器和高度可调节的轴搅拌器的搅拌器单元。
背景技术
在化学、生物化学、药理学以及生物学的许多领域中，轴搅拌器用于反应介质在反应容器中的混合。搅拌器在例如具有几个阶段的化学和/或物理反应中是需要的，在添加反应成分时，或者如果存在固体形式的成分时。在不同种类的反应介质中，搅拌器具有将成分彻底地互相混合的作用。在同类的反应介质中，搅拌器通常是必需的以便将添加的物质迅速并且彻底地分散于溶液中，以避免局部浓度过高、局部过热、或沸腾延迟。如果反应将要搅拌较长的时间或在封闭的反应容器内进行，能使用例如磁性搅拌器或CPG(芯部拔出精密玻璃)搅拌器。
磁性搅拌器由插入反应介质的涂覆铁元件和位于反应容器外侧的驱动源构成。现有技术包括具有不同形状的铁元件，并且铁元件的形状和长度被选择为与反应容器的尺寸以及反应介质的属性和粘度相匹配。这些搅拌器存在缺点：铁元件难以从反应容器中移除，尤其在复杂实验室设备中，并且磁性搅拌器不能用于中等或高粘度的反应介质。
CPG搅拌器通常由玻璃的搅拌器轴构成，其中轴的一端构造为或连接至搅拌器叶片，并且轴的另一端经由结合器连接至电机。在实验室应用中，能简单地使用例如用于结合器的一个真空软管。CPG搅拌器还能用于具有较高粘度的反应介质的混合。然而，由于电机的缘故，它们特性上要求大量的空间并且仅能在反应容器的一定填充高度之上有效地使用。而且，反应容器以及电机需要紧固至适合的支柱，并且由玻璃制成的搅拌器轴仅能用于实验室环境中，因为由于这种材料固有的破碎危险，它们应当进行不断地监控。
更多的开发的方案因此通常具有由其他材料(比如不同的金属、陶瓷或聚合体)制成并且通过适合的结合器由马达驱动的的搅拌器轴。
在最宽泛的意义中还包括前述CPG搅拌器的轴搅拌器具有优点：它们能更容易从反应介质中移除并且它们害能混合高粘度的反应介质。
反应介质的混合一方面受到搅拌器叶片的选择、马达的动力以及旋转的选定速度的影响，但是另一方面害受到搅拌器叶片在反应容器中的定向的影响。因而已经发现，如果反应介质的体积增大或如果填充水平升高，例如如果又添加了反应物，搅拌器叶片的位置也应重新调整以便确保混合的速度保持相同。搅拌器叶片的位置重新调整在这里不仅意味着反应容器上的入口和布置于反应容器中的搅拌器叶片之间的距离的改变，而且意味着搅拌轴浸入反应容器中的深度的改变。
搅拌器一半借助于适合的适配器紧固至入口，并且反应容器和马达都紧固至支撑支架或类似设备上。为了提供调节搅拌器叶片高度的能力，能使用例如不同长度的搅拌器轴，和/或延伸零件。这具有缺点：为了调节搅拌器叶片的位置，需要将整个搅拌器从反应容器移除，以拆卸或重新装配搅拌器，或至少移除设备或搅拌器的部件。
因此期望搅拌器轴的浸入深度能以简单、快速并且可重复的方式调节，以便将搅拌过程的中断保持为尽可能地短。反应介质应当保持一直运动以便抑制例如局部集中的过热或不期望的副反应的出现。而且，某些反应介质能在卸载搅拌器期间从反应容器移除，这能导致反应物的相对比例的改变并且能在最终结果中影响产量和/或反应产品。
发明内容
因此本发明的目标是开发一种轴搅拌器，其中搅拌器浸入反应容器的深度能在无需将搅拌器从反应容器移除的情况下以简单且快速的方式改变。
这个任务通过具有带有入口的反应容器并且具有轴搅拌器的搅拌器单元来解决。轴搅拌器具有搅拌器叶片、紧固至搅拌器叶片的搅拌器轴以及适配器，适配器具有搅拌器轴在其中被引导的通道。适配器能准确配合地插入入口中并且能通过紧固装置可释放地紧固至入口，以使得搅拌器叶片和搅拌器轴的一部分布置于反应容器内部。根据本发明的搅拌器单元的特征在于，搅拌器轴在反应容器中的浸入深度是可调节的并且能用锁闭设备紧固于至少两个彼此隔开的位置中，而且适配器保持连接至入口。
这种搅拌器单元是非常有利的，因为其允许在不拆卸和/或部分地分解搅拌器单元之下改变浸入深度，并且确保浸入深度可重复地处于至少两个位置设置中。
搅拌器轴保持于相对于适配器位置可调节的引导套筒中。通过使引导套筒相对于适配器沿着轴搅拌器的纵向轴线移动，搅拌器轴被拉出或推入反应容器中一定的距离，以使得浸入深度能以这种方式改变。
适配器和引导套筒之间的距离能例如通过扭转连同引导套筒沿着轴搅拌器的纵向轴线的同步移动一起来改变，这允许浸入深度的连续调节。
这尤其能通过适配器和引导套筒提供有互相配合的调节螺纹来获得。适配器装备有能与引导套筒的内螺纹啮合的外螺纹。这允许浸入深度的无级调节。
对于所期望浸入深度的固定，引导套筒能借助于锁闭设备紧固于适配器上。在连续可调节的引导套筒中，锁闭设备能例如构造成螺钉、弹簧或将引导套筒紧固于适配器上的类似元件的形式。
在优选实施例中，锁闭设备采取布置于引导套筒上并且与布置为在适配器的外侧上彼此间隔开的至少两个凹陷相配合的锁闭杆的形式。锁闭杆能具有构造为使得其能啮合和/或咬入凹陷中的一端。锁闭位置能由在锁闭杆的情况下将锁闭杆的一端推入凹陷之一中并且从而将杆的该端紧固于凹陷中的弹性元件紧固。
锁闭元件设计为锁闭杆具有优点：杆的操作简单，并且尤其能用一只手操作，并且其能围绕支点倾斜。弹性元件能将锁闭杆再次设置返回入其原始位置中。
在又一实施例中，锁闭设备能构造为埋头螺母。锁闭设备还能构造为螺钉，尤其是平头螺钉。锁闭设备的这两个实施例尤其在与调节螺纹配合时是有利的。
埋头螺母能容易地用手松开，于是浸入深度能改变并且然后再次通过手动地上紧埋头螺母来紧固。
呈螺钉形式的锁闭设备能例如从引导套筒突出于外侧上，为了简单地用手松开和上紧。作为可选地，还能使用能用适合的器具松开或上紧的平头螺钉。
搅拌器轴的一端连接至搅拌器叶片或构造为搅拌器叶片，并且另一端能连接至第一结合元件或能构造为结合元件。
至于驱动源，搅拌器单元能具有马达，并且，自由端连接至第二结合元件或构造为第二结合元件的马达轴连接至马达。第二结合元件能结合至第一结合元件，以使得例如由马达产生的扭矩能传递至搅拌器轴。
结合元件应当具有显著的特性：结合器能快速地并且在不使用任何器具之下释放或连接，而且结合元件的构造不限于特定形式，而是包括能提供结合连接的任何现有技术元件。
有利地是马达以可释放的方式连接至引导套筒，以使得马达能以简单的方式分开，优选地手动地和/或在不使用工具或其他辅助装置之下，并且搅拌器单元例如能放置于实验室的另一个位置中和/或能被冷却。为了实现这个目的，马达能例如借助于马达凸缘连接至引导套筒。
优选地马达和引导套筒之间是夹紧连接，其中在反应容器、适配器和引导套筒具有固定连接时，所述夹紧连接能用一只手释放而不会因而改变搅拌器轴的浸入深度。因而，马达和搅拌器轴能在不引起浸入深度的变化之下互相释放。
其他实施例能在马达和引导套筒之间具有搭扣连接、棘爪连接或卡口连接。
附图说明
根据本发明的搅拌器单元借助于以下附图进行描述，其中相同的元件用相同的参考符号表示，并且其中：
图1示出具有反应容器和轴搅拌器(以截面图示出)的搅拌器单元；
图2示出图1的轴搅拌器在拆卸状态下没有搅拌器轴和搅拌器叶片的截面图；
图3示出图2的轴搅拌器的三维分解视图；
图4示出引导套筒、适配器以及锁闭设备的又一实施例，在截面图中示出；并且
图5示出引导套筒、适配器以及锁闭设备的又一实施例，在截面图中示出。
具体实施方式
图1示出具有反应容器1和轴搅拌器2的搅拌器单元。反应容器1具有入口3，轴搅拌器2的适配器4配合于入口3中。适配器4借助于适合的紧固装置(例如如这里所示的夹具)可释放地连接至入口3。适配器4被构造为使得其填塞入口3并且因而封闭反应容器1。
适配器4具有搅拌器轴6安装于其中的中心通道。搅拌器轴6连接至定位于反应容器1中的搅拌器叶片7。搅拌器叶片7的尺寸能适合于反应容器1的直径。为了更容易地将轴搅拌器从反应容器1中移出和移入，搅拌器叶片7能为可折叠或柔性的构造以使得其安装穿过入口3。适配器4的背离反应容器1的端部由朝着搅拌器轴6的密封装置8密封。在适配器的外侧上，还有多个能由杆状锁闭设备10啮合的凹陷9。锁闭设备10布置于可沿着轴搅拌器的纵向轴线相对于适配器4移动的引导套筒11上。锁闭设备10具有支点12，杆状锁闭设备能绕着该支点枢转。
在锁闭设备10处于释放状态时，引导套筒11能沿着轴搅拌器的纵向轴线移动并且能在由凹陷9限定的距适配器4几个不同的距离处紧固。适配器4和引导套筒11由光滑的材料构成以便允许基本上无摩擦的移动，并且另外用于适配器4的材料必须是化学性惰性的。建议例如由PTFE(聚四氟乙烯)制造这些元件。
通过释放锁闭设备10，移动引导套筒11，并且让锁闭设备10重新啮合另一个凹陷9，能改变搅拌器叶片7在反应容器1中的浸入深度h。
图1中，锁闭设备10啮合于凹陷9的中间一个中。从这个位置开始，浸入深度h能沿着轴搅拌器2的纵向轴线改变Δh，如由虚线绘出的搅拌器叶片7a和7b所示。
对于锁闭设备10的啮合，后者借助于布置于引导套筒11的槽中的弹性元件13保持为与引导套筒11弹性接触。如果压力施加至在图1中示出的锁闭设备10的上部和较宽部分，这将引起锁闭设备从凹陷9的一个中推出。当压力取消时，锁闭设备将再次由弹性元件13压靠引导套筒11并且将根据预期的浸入深度h自身就座于凹陷9的另一个或相同的一个中。
引导套筒11还借助于马达凸缘14可释放地连接至马达15的壳体。马达15具有马达轴16，马达轴16在其自由端处连接至第二结合元件17。马达15还具有用于动力和/或数据电缆的连接器20。第二结合元件17啮合连接至搅拌器轴6的第一结合元件18。
马达15能经由马达轴16和结合元件17、18将扭矩传递至搅拌器轴6。如果反应容器1紧固于支架19上或处于任何其他适当的方式，对由马达15产生的扭矩的反作用能借助于紧固装置5传递至反应容器1和/或保持器支架19。这使得轴搅拌器2的附加固定，例如马达15的附接，是不必要的，并且能用一只手改变搅拌器叶片7在反应容器1中的浸入深度h。
除了反应容器1在保持器支架19上的所示紧固装置外，反应容器2例如还能是分析仪器的一部分并且能紧固或附接至后者。
图2示出在卸载状态下的轴搅拌器2的截面图。由于马达凸缘14通过弹簧夹接头(spring-clamp connection)连接至引导套筒11，马达15连同马达凸缘14、马达轴16和第二结合元件17能通过简单的拉动而与引导套筒11分开。弹簧夹接头由马达凸缘的部分弹性的叉状延伸部分或夹紧弹簧21形成，其一方面包围引导套筒11并且另一方面利用它们的切出开口22进入与布置于引导套筒的外侧上的就座引导件相啮合(参见图3)。
除了马达15外，第一结合元件18也能从搅拌器轴移除(这里未示出)。
在图2中示出引导套筒11和适配器4处于它们的相互位置调节范围的限制处并且彼此间具有由凹陷9a和9d彼此间的距离所限定的距离Δhmax。这个最大距离Δhmax表示搅拌器叶片和/或搅拌器轴能在反应容器1中移动的最大量并且因而浸入深度的最大改变(参见图1)。
带有与之附接的搅拌器叶片的搅拌器轴在这里未示出(参见图1)。搅拌器轴能分别保持于适配器4和引导套筒11的通道23、28中。
图3示出轴搅拌器2的三维分解图。除图1和2已经示出的元件外，这个附图示出了能连接至马达15的动力和/或数据电缆24，以及布置于引导套筒11的外侧上并且每个在安装状态下啮合马达凸缘14的叉状延伸部分21之一的切口22的就座导向件27。
还能看到由单件制成并且由用于连接至反应容器的连接器部分25和调节器套筒26构成的适配器4。布置于调节器套筒26的外侧上的是数个能与锁闭设备10相配合的凹陷9。
结合元件17、18在安装状态下互相啮合。根据所使用的搅拌器轴的材料，能使用不同的第一结合元件，比如举例来说夹具结合器、夹具插头、螺纹接头和本领域技术人员所公知的其他方案。
图4示出适配器4和引导套筒111的又一设计。适配器104具有与引导套筒111的内螺纹相配合的外螺纹。螺纹形成螺纹调节设备，其允许引导套筒111相对于适配器104沿着轴搅拌器的纵向轴线移动。搅拌器轴6被约束于适配器104和引导套筒111中。对于锁闭设备10，这个设计具有布置于适配器104上的埋头螺母。
图5所示实施例的示例具有带有内螺纹的引导套筒211和带有外螺纹的适配器204，其中螺纹相配合以便允许引导套筒211相对于适配器204沿着轴搅拌器2的纵向轴线的移动。锁闭设备210的功能由螺钉执行，例如平头螺钉或拇指轮螺钉，由此引导套筒211在螺钉旋入引导套筒211并且相对于适配器104上紧时锁闭于适配器204上的位置中。
参考符号清单
1                            反应容器
2                            轴搅拌器
3                            入口
4，104，204                  适配器
5                            紧固装置
6                            搅拌器轴
7，7a，7b                    搅拌器叶片
8                            密封装置
9，9a，9d                    凹陷
10，110，210                 锁闭设备
11，111，211                 引导套筒
12                           支点
13                           弹性元件
14                           马达凸缘
15                           马达
16                           马达轴
17                           第二结合元件
18                           第一结合元件
19                           支撑支架/支架
20                           连接器
21                           叉状延伸部分/夹紧弹簧
22                           切除开口
23                           4中的通道
24                           动力和/或数据电缆
25                           连接器部分
26                           调节器套筒
27                           就座引导件
28                           11中的通道。

Claims (12)

1.一种搅拌器单元，其具有包括入口(3)的反应容器(1)并且具有包括搅拌器叶片(7)、连接至搅拌器叶片的搅拌器轴(6)以及适配器(4、104、204)的轴搅拌器(2)，该适配器(4、104、204)具有搅拌器轴保持于其中的通道(23)，其中适配器(4、104、204)能设置入入口(3)中并且用紧固装置(5)可释放地紧固至入口(3)，以使得搅拌器叶片(7)以及一部分搅拌器轴(6)布置于反应容器(1)的内部，其特征在于：搅拌器轴(6)浸入反应容器(1)中的深度(h)是可调节的并且能借助于锁闭设备(10、110、210)紧固在至少两个彼此间隔开的位置中，并且适配器(4、104、204)处于与入口(3)的连接状态中。
2.根据权利要求1的搅拌器单元，其特征在于：搅拌器轴安装于引导套筒(11)中，并且适配器(4、104、204)和引导套筒(11、111、211)相对彼此沿着轴搅拌器(2)的纵向轴线是位置可调节的。
3.根据权利要求2的搅拌器单元，其特征在于：引导套筒(11、111、211)能借助于锁闭设备(10、110、210)紧固于适配器(4、104、204)上的固定位置中。
4.根据权利要求1至3之一的搅拌器单元，其特征在于：锁闭设备(10)构造为锁闭杆并且布置于引导套筒(11)上。
5.根据权利要求1至4之一的搅拌器单元，特征在于锁闭设备(10)能借助于弹簧元件(13)紧固于固定的位置中。
6.根据权利要求1至5之一的搅拌器单元，其特征在于：至少两个互相间隔开并且与锁闭设备(10)相配合的凹陷(9、9a、9d)布置于适配器(4)的外侧上。
7.根据权利要求1至3之一的搅拌器单元，其特征在于：适配器(104、204)包括外螺纹，引导套筒(111、211)包括内螺纹，其中所述螺纹互相配合并且浸入深度(h)以无级的方式可调节。
8.根据权利要求7的搅拌器单元，特征在于锁闭设备(110、210)构造为埋头螺母或呈螺钉的形式。
9.根据权利要求1至8之一的搅拌器单元，其特征在于：搅拌器轴(6)的位于搅拌器叶片(7)相反端部处的部分连接至第一结合元件(18)。
10.根据权利要求1至9之一的搅拌器单元，其特征在于：搅拌器单元还包括马达(15)和连接至马达(15)的马达轴(16)，其中马达轴(16)的自由端连接至第二结合元件(17)，第二结合元件(17)设计为使其能结合至第一结合元件(18)。
11.根据权利要求10的搅拌器单元，其特征在于：马达(15)借助于马达凸缘(14)可释放地连接至引导套筒(11、111、211)。
12.一种反应容器(1)的轴搅拌器，其中所述轴搅拌器(2)包括搅拌器叶片(7)、连接至所述搅拌器叶片的搅拌器轴(6)以及适配器(4、104、204)，该适配器(4、104、204)具有搅拌器轴(6)安装于其中的通道(23)，其中适配器(4、104、204)能设置入反应容器(1)的入口(3)中并且用紧固装置(5)可释放地紧固至入口(3)，以使得搅拌器叶片(7)以及一部分搅拌器轴(6)能布置于反应容器(1)的内部，其特征在于：搅拌器轴(6)浸入反应容器(1)中的深度(h)是可调节的并且能借助于锁闭设备(10、110、210)紧固在至少两个彼此间隔开的位置中，并且适配器(4、104、204)处于与入口(3)的连接状态中。
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